3.1重組DNA技術的基本工具課件高二下學期生物人教版選擇性必修3

3.1重組DNA技術的基本工具學習目標：1.理解基因工程的概念（生命觀念)2.簡述三種工具與作用，區(qū)分DNA連接酶與DNA聚合酶（生命觀念）3.說出基因工程中作為載體需要具備的條件（科學思維）4.利用重基因工程基本原理探究遺傳病診斷等社會實踐

番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲，當番木瓜被這種病毒感染后，產(chǎn)量會大大下降?？茖W家通過精心設計，用“分子工具”培育出了轉基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒DNA雙螺旋的直徑只有2nm，對如此微小的分子進行操作，是一項非常精細的工作，更需要專門的“分子工具”。那么，科學家究竟用到了哪些“分子工具”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？【提示】科學家用到了限制酶、DNA連接酶、載體等“分子工具”。限制酶能識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并將DNA雙鏈切斷，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA連接酶催化磷酸二酯鍵的形成，即催化一個DNA片段3'端的羥基與另ー個DNA片段5'端的磷酸基團上的羥基連接起來形成酯鍵。載體上可以插入外源基因，它能攜帶該基因進入受體細胞，并在受體細胞中進行自我復制，或者整合到受體DNA上，隨著受體DNA同步復制。載體一般還帶有標記基因，以便進行重組DNA分子的篩選。我們每天吃很多動植物食材，也攝入了它們的DNA，但是我們并沒有因此就被這些DNA操控。這是因為外源DNA片段難以進入細胞內(nèi)，即使進入也很難穩(wěn)定存在并表達。因此，基因工程需要運輸工具（分子運輸車）將外源目的基因安全運輸?shù)郊毎?。將外源目的基因切割并做成運輸車的一部分，可以保證運輸成功，這就需要用分子手術刀對DNA進行切割，并使用分子縫合針把它們縫合起來。分子運輸車分子手術刀分子縫合針⒈主要來源：主要從原核生物中分離純化思考根據(jù)你所掌握的知識你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA使之失效，從而達到保護自身的目的。一、限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術刀限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術刀⒉種類與命名：現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)核酸切酶(限制酶)。練習：流感嗜血桿菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindⅠ、HindⅡ、HindⅢ粘質沙雷氏桿菌（Serratia

marcesens）SmaⅠ大腸桿菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ3.作用特點（1）識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列例如：大腸桿菌的EcoRⅠ限制酶只能識別GAATTC序列，（2）在特定的位點切割DNA分子。并在G和A之間切開?！禺愋韵拗菩院怂醿?nèi)切酶——分子手術刀4、作用：特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術刀5、結果：產(chǎn)生黏性末端或平末端限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術刀大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成,少數(shù)的識別序列由4、5或8個核苷酸組成項目內(nèi)容種類作用對象作用原理作用結果T4DNA連接酶E·coli

DNA連接酶可作用于黏性末端和平末端只作用于黏性末端DNA片段形成磷酸二酯鍵形成重組DNA分子二、DNA連接酶——分子縫合針AATTCGGCTTAADNA連接酶的作用判斷以下說法是否正確：（1）兩個DNA片段的黏性末端必須互補才能通過DNA連接酶連接起來。（2）T4DNA連接酶連接平末端的效率和連接黏性末端的效率相同。（3）DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。因為黏性末端的堿基是互補的，在連接時，黏性末端可以通過堿基互補配對，加快DNA連接酶的連接速度，而平末端則不能。復習：DNA復制解旋酶DNA聚合酶根據(jù)所學知識，完成以下填空：①限制酶②解旋酶③DNA連接酶④DNA聚合酶⑤RNA聚合酶baA.切斷a處的酶為_______

B.連接a處的酶為_______C.切斷b處的酶為_______①③④②a：磷酸二酯鍵；b：氫鍵DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質化學本質不同點模板作用對象

作用結果 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質

不需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵需要DNA一條鏈為模板（記在P72頁）三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”

外源基因很難進入細胞，進入后也不容易穩(wěn)定存在并表達，怎么解決這個問題呢？

將外源基因送入受體細胞，還需要有運輸工具，這就是分子運輸車，又叫載體或運載體。作用作為運輸工具，將目的基因轉移到受體細胞內(nèi)。1．載體基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”（1）載體要與外源基因連接，需要具備什么條件？

具有一個至多個限制酶切割位點供外源DNA片段插入。（2）要使攜帶的外源基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，需要具備什么條件？

能在受體細胞內(nèi)進行自我復制，或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復制。（3）為了便于篩選重組DNA分子，載體需要具備什么條件？

具有標記基因，用于篩選含重組DNA分子的細胞。常見的標記基因有四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等。2．具備的條件基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”

（1）最常用的載體是質粒

質粒是一種裸露的結構簡單的，獨立于真核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA之外并具有自我復制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。質粒是基因工程中最常用的載體。

質粒來源于細菌、霉菌和酵母菌等的細胞質，對細胞的正常生活幾乎沒有影響，最常用的是大腸桿菌質粒。3．載體的種類基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”（1）最常用的載體是質?；蚬こ讨杏玫馁|粒都是天然質粒嗎？

真正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。例如加上一些特殊的標記基因。（2）噬菌體（3）動植物病毒它們的來源不同，在大小、結構、復制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。3．載體的種類【反饋練習】質粒是基因工程中最常用的運載體，它的主要特點是（）①能自主復制②不能自主復制③結構很小④蛋白質⑤環(huán)狀RNA⑥環(huán)狀DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦C【反饋練習】下列關于質粒的敘述，正確的是（）A.